CFD模擬水下采樣機(jī)器人可以獲取各螺旋槳造成的流體流動(dòng)、推動(dòng)力、和螺旋槳材料應(yīng)力，還可以模擬湖底底泥的擾動(dòng)情況。
曝氣式固體催化反應(yīng)器
調(diào)整不同催化劑粒徑曝氣量，模擬不同條件下曝氣和污水流態(tài)和固體催化劑分布，可以獲取催化劑單位時(shí)間的殘留量、出水含氣量等數(shù)據(jù)。
水下采樣機(jī)器人
模擬可以觀測(cè)不同進(jìn)水流量對(duì)流體流態(tài)的影響，優(yōu)化結(jié)構(gòu)區(qū)域死區(qū)，對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化做到可視化和數(shù)據(jù)分析。
紫外催化反應(yīng)器
CFD（Computational Fluid Dynamics，計(jì)算流體力學(xué)）是一種數(shù)值模擬方法，用于分析和解決涉及流體流動(dòng)、傳熱和物質(zhì)傳遞等問題的復(fù)雜工程和科學(xué)領(lǐng)域。在水處理中，CFD仿真可以模擬流體行為、溫度分布、光輻射、物質(zhì)傳遞等多個(gè)方面，提供系統(tǒng)性能的詳盡了解和結(jié)構(gòu)、運(yùn)行條件的測(cè)試優(yōu)化。
采用的CFD技術(shù)集合了根特大學(xué)BIOMATH課題組多年開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，廣泛應(yīng)用于給水、污水的模擬與優(yōu)化，應(yīng)用對(duì)象包括塞萊默、Aquafin等。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)水質(zhì)特點(diǎn)，優(yōu)化升級(jí)了有關(guān)模型，應(yīng)用于北控集團(tuán)、深圳水務(wù)、北京景盛達(dá)等公司。
CFD典型流程：幾何 → 網(wǎng)格 → 模擬 → 后處理
生化反應(yīng)過程
使用CFD模擬生化段，優(yōu)化混合和氧氣傳遞，以解決高M(jìn)LSS、SV30和DO的問題。仿真結(jié)果可指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，改進(jìn)進(jìn)水和攪拌系統(tǒng)，確保生物反應(yīng)器內(nèi)的均勻性和氧氣分布。
紫外消毒：CFD可以模擬光場(chǎng)的傳播和分布，有助于了解反應(yīng)器中紫外光的強(qiáng)度和分布情況，確定不同位置的紫外劑量，模擬水中有機(jī)物質(zhì)在紫外照射下的降解和去除過程，有助于評(píng)估和優(yōu)化紫外反應(yīng)器性能，優(yōu)化紫外輻射對(duì)污染物的降解效果。
光輻射
紫外劑量CFD計(jì)算方法
*美國(guó)國(guó)家環(huán)保署“污水消毒設(shè)計(jì)手冊(cè)” 紫外UVDis理論(US EPA Design Manual: Municipal Wastewater Disinfection)
通過耦合納維-斯托克斯方程模擬流體流動(dòng)和輻射傳遞方程計(jì)算紫外光強(qiáng)分布，結(jié)合路徑積分計(jì)算累積劑量，精準(zhǔn)優(yōu)化反應(yīng)器性能。
擋板結(jié)構(gòu)優(yōu)化為非均勻結(jié)構(gòu)，紫外劑量分布均勻性顯著提升。
紫外臭氧高級(jí)氧化處理新污染物模型
污泥濃度分布
CFD能夠精確地模擬廢水處理設(shè)備內(nèi)部的流體流動(dòng)和污泥沉降情況，通過詳細(xì)設(shè)定具體結(jié)構(gòu)、運(yùn)行參數(shù)并分析對(duì)比，可確定設(shè)備的最佳結(jié)構(gòu)和運(yùn)行工況，從而提升沉淀設(shè)備處理負(fù)荷并降低能耗。
沉淀分離模擬
建立了通用群體平衡模型（PBM），描述DAF微米氣泡的并聚和破碎，指導(dǎo)新型氣浮裝置設(shè)計(jì)研究成果支撐了荷蘭Pureblue公司的渦流管道氣浮設(shè)備開發(fā)。
PBM微納米溶氣池模擬
Yang M. , del Pozo, D. F., Torfs, E., Rehman, U., Yu, D., & Nopens, I, 2021, CEJ Advances.
提出了一種新的氣泡破碎相互作用機(jī)制PBM模型（圖A(IV)），用以準(zhǔn)確描述小氣泡在大渦中變形直至破碎的過程
PBM鼓泡塔模擬
圖：泰勒尺度氣泡尺寸分布和氧傳質(zhì)研究：(A) 氣泡并聚與破碎機(jī)制；(B) CFD-PBM模型的校準(zhǔn)與預(yù)測(cè)；(C) 鼓泡塔模擬結(jié)果；(D)實(shí)驗(yàn)裝置
通過CFD-PBM模擬了空氣流速和混合液粘度對(duì)氣泡尺寸分布(BSD)的影響，用于指導(dǎo)精確曝氣控制
生物反應(yīng)器：ASM模型與CFD的深度耦合，能夠從微觀反應(yīng)機(jī)制到宏觀流場(chǎng)特征全面解析活性污泥系統(tǒng)，準(zhǔn)確判斷COD、氨氮、總氮、溶解氧分布處理情況，為污水處理廠的精細(xì)化設(shè)計(jì)、故障診斷和低碳運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。
ASM活性污泥
污染物擴(kuò)散： CFD可用于模擬水體中污染物的傳輸過程，包括溶解質(zhì)、懸浮顆粒物、化學(xué)物質(zhì)等，從而預(yù)測(cè)污染物在水體中的擴(kuò)散路徑、濃度分布，幫助制定有效的水質(zhì)管理策略。
污染物擴(kuò)散
建筑排水：從流場(chǎng)流態(tài)到氣壓變化，全面解析管道系統(tǒng)壓力變化，為建筑的排水設(shè)計(jì)及極端條件下風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供可視化方案，為管網(wǎng)系統(tǒng)的精細(xì)化設(shè)計(jì)、故障診斷提供科學(xué)依據(jù)。
建筑排水
機(jī)械運(yùn)動(dòng)：通過CFD模擬水下采樣機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，能夠詳細(xì)獲取各個(gè)螺旋槳引起的流體流動(dòng)、推進(jìn)力以及螺旋槳材料的應(yīng)力情況，并能模擬取樣時(shí)機(jī)器本身的干擾狀況。
機(jī)械運(yùn)動(dòng)